CN111603142A - 静脉投影pda终端装置及使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种静脉投影PDA终端装置及使用方法，包括：投影模块、可见光摄像模块和红外成像模块；所述投影模块包括带有投影镜头的投影组件和驱动投影镜头在排列方向上旋转的第一步进电机；所述可见光摄像模块包括可见光摄像头和环绕可见光摄像头设置的聚光式多色光源组件和闪光灯；所述红外成像模块包括红外摄像头、环绕红外摄像头设置的红外光源组件、以及驱动红外摄像头和红外光源组件在排列方向上旋转的第二步进电机。通过LED可见光光环的投影特征，在基本不增加设备复杂度的情况下实现穿刺部位与设备相对位置的准确快速判定，并通过给投影模块和红外成像模块增加一个方向的摆动自由度，最终实现准确的透视图像采集和投影。

Description

静脉投影PDA终端装置及使用方法

技术领域

本发明属于医疗器械领域，具体涉及一种静脉投影PDA终端装置及投影方法。

背景技术

目前静脉输液常用于临床治疗，静脉穿刺是必要的程序，对于多数人而言，很容易找到静脉血管进行穿刺，但总有一些人存在静脉访问困难（DVA）问题，如婴幼儿、儿童、久病的老年人、肥胖患者、浮肿患者以及血管弹性差、过细、脆弱、塌陷、肤色暗黑等人群。

静脉显影的原理是利用静脉血液中红血球上的血红蛋白失去氧气后具有吸收波长范围为700—1000nm近红外光的特性，而周围肌肉组织和骨骼对此波长的光波有很好的透射性，因此可以对浅层静脉进行造影，分辨血管位置。

利用上述原理的现有装置主要包括静脉显影仪和静脉投影仪，前者将静脉显影后的图像在屏上显示出来，医护人员借助观察图像来穿刺，后者是采用共光路原位投影技术，将穿刺部位的静脉显影后经图像模块处理后再投影到原处皮肤上。

静脉投影仪相对来说实用性和易用性都更加出色，如中国专利：ZL201610082239、ZL201711208249等等，都提供了相对成熟的现有方案。

但该种类产品由于关键的分光镜部件为特定光学器件，存在结构较为复杂、难以小型化、能耗大、成本高等问题，难以做到普及和推广。

发明内容

本发明的目的是针对以上不足之处，提供了一种静脉投影PDA终端装置及投影方法。

本发明解决技术问题所采用的方案是：

一种静脉投影PDA终端装置，其特征在于，包括分别连接控制器的，一字排列的：投影模块、可见光摄像模块和红外成像模块；所述投影模块包括带有投影镜头的投影组件和驱动投影镜头在排列方向上旋转的第一步进电机；所述可见光摄像模块包括可见光摄像头和环绕可见光摄像头设置的聚光式多色光源组件和闪光灯；所述红外成像模块包括红外摄像头、环绕红外摄像头设置的红外光源组件、以及驱动红外摄像头和红外光源组件在排列方向上旋转的第二步进电机。

优选地，所述投影组件采用DLP微型投影组件或LCD微型投影组件。

优选地，所述多色光源组件包括至少3颗不同颜色的可见光LED；每一所述可见光LED以相同角度向可见光摄像头的方向倾斜。

优选地，所述红外光源组件包括至少3颗红外LED。

优选地，所述红外LED的中心波长为850nm。

优选地，包括带有壳体的本体；所述投影模块、可见光摄像模块和红外成像模块设置在壳体背面；所述壳体正面设置有与控制器连接的触控屏。

优选地，所述壳体的正面设置有前置可见光摄像头；所述壳体上还设置有：SIM卡接口、麦克风和音箱。

以及根据以上静脉投影PDA终端装置的使用方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤S1：将所述可见光摄像头垂直对准待穿刺部位，并开启多色光源组件；

步骤S2：所述可见光摄像采集多色光源组件形成的光环图像；根据所述光环图像通过三角函数计算获得穿刺部位与设备的准确距离和相对角度信息；

步骤S3：根据步骤S2的计算结果，调整红外摄像头和红外光源组件的角度，使红外光源组件照射待穿刺部位；所述红外摄像头采集待穿刺部位的皮肤下静脉血管图像，并对皮肤下静脉血管图像进行可视化处理；

步骤S4：根据步骤S2的计算结果，调整投影镜头的角度，将可视化的皮肤下静脉血管图像投影至待穿刺部位。

优选地，在使用的过程中，循环执行步骤S2至步骤S4，当使用者的身体与设备的相对位置发生变化时，能够及时响应变化，实时将可视化的皮肤下静脉血管图像投影至待穿刺部位，以确保准确性。

与现有技术相比，本发明及其优选方案大大降低了静脉投影仪的光路复杂程度，通过LED可见光光环的投影特征，在基本不增加设备复杂度的情况下实现穿刺部位与设备相对位置的准确快速判定，并通过给投影模块和红外成像模块增加一个方向的摆动自由度，最终实现准确的透视图像采集和投影。进一步地，通过与现有的移动终端的设计思路相结合，充分利用现有成熟的功能模块和元件，提出了静脉投影仪小型化、便携化方案，拓展了设备的易用性和可应用场景。

附图说明

下面结合附图对本发明专利进一步说明。

图1为本发明实施例装置背面立体示意图；

图2为本发明实施例装置正面立体示意图；

图3为本发明实施例装置工作原理示意图1；

图4为本发明实施例装置工作原理示意图2；

图5为本发明实施例装置使用方法流程示意图；

图中：1-壳体；2-投影模块；3-可见光摄像模块；21-第一微型步进电机；31-后置可见光摄像头；32-多色光源组件；33-闪光灯；34-可见光光线；35-聚光点；4-红外成像模块；41-红外摄像头；42-红外光源组件；43-第二微型步进电机；5-通讯及充电接口；6-麦克风；7-SIM卡接口；8-开机按键；9-音量按键；10-前置可见光摄像头；11-音箱；12-触摸显示屏；13-home按键；14-控制器；15-聚光点处的皮肤；16-处于聚光点上方的皮肤；17-处于聚光点下方的皮肤。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明进一步说明。

如图1-4所示，本实施例提供了一种能静脉投影的PDA终端的装置方案，包括壳体1，壳体1背面至上而下设置有投影模块2、可见光摄像模块3和红外成像模块4。

其中，投影模块2包含带有投影镜头的投影组件和驱动投影镜头在三个模块的排列方向上旋转的第一微型步进电机21。

可见光摄像模块3包含后置可见光摄像头31、多色光源组件32和闪光灯33。

红外成像模块4包含红外摄像头41、红外光源组件42和第二微型步进电机43，第二微型步进电机43用于驱动红外摄像头和红外光源组件在三个模块的排列方向上旋转。红外摄像头41可调焦。

壳体1左侧面设置有SIM卡接口7、开机按键8和音量按键9，壳体1下侧面设置有通讯及充电接口5、麦克风6，壳体1正面设置有前置可见光摄像头10、音箱11、触摸显示屏12和home按键13，壳体1内部安装有微电脑控制模组、锂电池和功能电路。这些组件都可以采用现有移动终端，如手机、掌上电脑等类似产品选用的常规配件，本实施例对其选型不做过多赘述。

在本实施例中，投影模块2、可见光摄像模块3和红外成像模块4与微电脑控制模组当中的控制器14连接，该控制器14相当于常规静脉投影仪当中的控制设备，用于控制三个模块的工作、图像采集、图像处理和投影实现。其至少应包含处理器和存储器，在本实施例提供的方案当中，控制器14可根据提供的方案加入如下控制逻辑：

1、根据可见光光环图样和三角函数，解算出待穿刺区域相对于设备的距离和角度，这一点，结合初等光学、几何数学可以容易实现；

2、根据以上距离和角度信息，控制第一微型步进电机21和第二微型步进电机43旋转，使投影模块2和红外成像模块4分别完成待穿刺区域的对准，这一点，通过常规的步进电机工控方案即可直接实现。

由于本实施例提供方案的核心在于给出可见光光环定位方案以及使投影模块2和红外成像模块4的可调方案的设计，重点不在于控制逻辑和算法优化，因此在此不多做赘述。

在本实施例中，微电脑控制模组可以采用先用的安卓，linux等操作系统软件。

在本实施例中，微电脑控制模组与操作系统软件可选择通过SIM卡接口7、互联网与云数据服务智能中心连接，从而与电脑终端联网可获得体征检测、治疗信息等数据。

在本实施例中，投影模块采用DLP或LCD投影技术。

在本实施例中，多色光源组件32包含有不同发光颜色的可见光LED，数量不少于3件。

在本实施例中，红外光源组件包含若干个红外LED，数量不少于3个，红外LED的中心波长为850nm。

如图3-图5所示，在本实施例根据以上装置提供了以可见光光环定位的静脉投影方法，包括以下步骤：

（1）医护人员给病人进行静脉穿刺时随身携带本装置，使用时开机，可在触摸显示屏上查看病人信息并确认，用后置可见光摄像头31尽可能垂直对准要穿刺部位皮肤，本装置位置稳定后启动静脉投影功能；

（2）如图3所示，本装置的多色光源组件32点亮，以一定角度交叉照射穿刺部位皮肤1上，无论皮肤处于聚光点35上方16或下方17，后置可见光摄像头31均能拍摄到皮肤上的多个光斑34形成的近似圆形的光环图像36（37）（根据光环的颜色分布可以判断是位于上方还是下方），得出其形状参数与设定聚光点35比较，因聚光点距离参数L固定，通过基本的三角函数计算可得出本装置与皮肤间距离L1与角度，从而得到光环图像的定位参数；

（3）控制红外成像模块3根据光环图像的定位参数转动一定角度，红外光源组件点亮42以均匀漫射方式照射穿刺部位皮肤，红外摄像头41自动调焦后拍摄到皮肤下静脉血管图像，对图像进行锐化、加色与裁剪等处理，形成投影模块2可用的数字图像；

（4）投影模块2根据光环图像的定位参数转动一定角度，数字图像原位投影到穿刺部位皮肤上；

（5）医护人员根据血管投影图像进行静脉穿刺，由于输液受体会轻微活动，其穿刺部位皮肤位置会变化，只要重复执行步骤（2）-（4），本装置均能以极快的响应速度进行图像微调与输出，使得投影图像始终与实际位置基本吻合。

根据以上所述，本实施例提供的方案具有以下优点：1. 解决现有技术中静脉投影仪所选用的光学器件如分光镜没有集成化而导致产品体积较大问题，本装置采用现成的适配移动终端的高度集成的光电器件，体积小，可以使产品轻巧纤薄。2. 解决现有技术中静脉投影仪不具有手持PDA功能的问题，本装置可以具有手持PDA终端应有的无线联网、数据处理、信息应用、语音交流、触屏显示输入、长时间待机等功能，携带方便，容易使用。3. 本装置光电元器件均为常用配件，容易购买，可以解决目前静脉投影仪价格奇高的问题，便于产品普及。4. 本装置利用图像技术软件处理红外成像图像，采用DLP或LCD投影技术，产品便于调试升级，图像真实清晰，而且响应速度极快，无抖动模糊现象。5. 由于加入了联网功能，本装置可以获得患者身份信息、治疗信息以及体征参数等，使用时不会发生错误，有助于医护人员实时了解患者情况。6.使用方便，极大减少因静脉访问困难而产生的操作问题，对医护人员和患者都有极大帮助。

本专利如果公开或涉及了互相固定连接的零部件或结构件，那么，除另有声明外，固定连接可以理解为：能够拆卸地固定连接( 例如使用螺栓或螺钉连接)，也可以理解为：不可拆卸的固定连接(例如铆接、焊接)，当然，互相固定连接也可以为一体式结构( 例如使用铸造工艺一体成形制造出来) 所取代(明显无法采用一体成形工艺除外)。

在本专利的描述中，需要理解的是，术语“ 纵向”、“ 横向”、“ 上”、“ 下”、“ 前”、“ 后”、“ 左”、“ 右”、“ 竖直”、“ 水平”、“ 顶”、“ 底”、“ 内”、“ 外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利的限制。

上列较佳实施例，对本发明的目的、技术方案和优点进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种静脉投影PDA终端装置，其特征在于，包括分别连接控制器的，一字排列的：投影模块、可见光摄像模块和红外成像模块；所述投影模块包括带有投影镜头的投影组件和驱动投影镜头在排列方向上旋转的第一步进电机；所述可见光摄像模块包括可见光摄像头和环绕可见光摄像头设置的聚光式多色光源组件和闪光灯；所述红外成像模块包括红外摄像头、环绕红外摄像头设置的红外光源组件、以及驱动红外摄像头和红外光源组件在排列方向上旋转的第二步进电机。

2.根据权利要求1所述的静脉投影PDA终端装置，其特征在于：所述投影组件采用DLP微型投影组件或LCD微型投影组件。

3.根据权利要求1所述的静脉投影PDA终端装置，其特征在于：所述多色光源组件包括至少3颗不同颜色的可见光LED；每一所述可见光LED以相同角度向可见光摄像头的方向倾斜。

4.根据权利要求1所述的静脉投影PDA终端装置，其特征在于：所述红外光源组件包括至少3颗红外LED。

5.根据权利要求4所述的静脉投影PDA终端装置，其特征在于：所述红外LED的中心波长为850nm。

6.根据权利要求1所述的静脉投影PDA终端装置，其特征在于：包括带有壳体的本体；所述投影模块、可见光摄像模块和红外成像模块设置在壳体背面；所述壳体正面设置有与控制器连接的触控屏。

7.根据权利要求1所述的静脉投影PDA终端装置，其特征在于：所述壳体的正面设置有前置可见光摄像头；所述壳体上还设置有：SIM卡接口、麦克风和音箱。

8.根据权利要求1所述的静脉投影PDA终端装置的使用方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤S1：将所述可见光摄像头垂直对准待穿刺部位，并开启多色光源组件；

步骤S2：所述可见光摄像采集多色光源组件形成的光环图像；根据所述光环图像通过三角函数计算获得穿刺部位与设备的准确距离和相对角度信息；

步骤S3：根据步骤S2的计算结果，调整红外摄像头和红外光源组件的角度，使红外光源组件照射待穿刺部位；所述红外摄像头采集待穿刺部位的皮肤下静脉血管图像，并对皮肤下静脉血管图像进行可视化处理；

步骤S4：根据步骤S2的计算结果，调整投影镜头的角度，将可视化的皮肤下静脉血管图像投影至待穿刺部位。

9.根据权利要求8所述的静脉投影PDA终端装置的使用方法，其特征在于：循环执行步骤S2至步骤S4。

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